JPH01503A - 可撓性光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、高屈折率の透明ゴム状弾性体をコ。

アとし、低屈折率のゴム状弾性体をクラッドとする可撓
性光導波路の製造方法に関し、とくには、コアとクラッ
ドとの境界部分での光線の散乱損失、その他を有効に防
止して、光伝送特性を十分に向上させるものである。

（従来の技術） この種の可撓性光導波路の、従来既知の製造方法として
は、たとえば特開昭６１−２５９２０２号公報に開示さ
れたものがある。

この製造方法は、コアおよびクラッドを形成するための
それぞれめ液状ポリマーを、コア形成用の液状ポリマー
を内層とし、クラッド形成用の液状ポリマーを外層とし
て同心ノズルから流下させ、この流下中に、それらの両
液状ポリマーを、放射線もしくは紫外線の照射、または
加熱によって同時に加硫させるものであり、この方法に
よれば、少なくともコアが、ゴム状の弾性特性を有する
長尺のエラストマー製光ファイバーがもたらされる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、かかる従来技術にあっては、コア形成用の液
状ポリマーとクラッド形成用の液状ポリマーとを同心ノ
ズルから共押し出しすることとしており、それらの両ポ
リマーがともに液状であることから、流下中に、それら
が相互に混じり合ってコアとクラッドとの境界面が不明
瞭になるという問題があった他、両液状ポリマーの流下
速度が、そこへ作用する重力の影響によって、押し出し
速度より速くなることから、最終直径の正確なコントロ
ールが実質的に不可能であるという問題があり、これを
防止するために、両液状ポリマーを、高い温度で迅速に
加硫した場合には、コアおよびクラッドに熱劣化が生じ
、また、半径方向内外部分での温度差が大きくなること
に起因してコアの不均質な加硫が行われることにより、
透明度のすぐれた光ファイバーを製造できないという問
題があった。　　　− またここにおいて、共押し出しされる両ポリマーの粘度
を高めた場合には、それらの両ポリマーの境界面には、
それぞれのノズルの表面粗さに起因する周方向の凹凸の
他、押し出し速度の変化に起因する長さ方向の凹凸が発
生することになり、このような凹凸は、コア内を伝搬さ
れる光線に、クラッド内への放射波をもたらすとともに
、モード変換をもたらすので、散乱損失やモード変換に
よるモード間の結合現象が生じて光伝送損失が増加する
という問題があった。

この発明は、従来技術のかかる問題を有利に解決するも
のであり、コア材料とクラッド材料との混じり合いを十
分に防止するとともに、最終直径のコントロールを可能
ならしめ、また、コアおよびクラッドの熱劣化を防止す
る他、コアのすぐれた透明度をもたらし、さらには、コ
ア材料とクラッド材料との境界面、正確には、コア材料
の外側に介在させたコーティング材料とクラッド材料と
の境界面を、光学的に十分平滑ならしめることにて、ク
ラッド内への放射波の発生、モード変換などを有効に防
止して光伝送特性を十分に向上させることができる光導
波路の製造方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の、可撓性光導波路の製造方法は、と（に、透
明コア材料をノズルから押し出し、この透明コア材料を
加硫する前もしくは後に、その周面に、液状をなす低粘
度の透明コーティング材料を、ディッピング、吹き付け
、塗り付けなどの適宜なる方法にて塗布し、次いで、透
明コア材料および透明コーティング材料、または透明コ
ーティング材料だけを加熱によって加硫し、また、透明
コーティング材料の周面に、液状のクラッド材料を前述
したと同様にして塗布し、そしてこのクラッド材料を、
紫外線、放射線もしくは電子線の照射または加熱によっ
て加硫することよりなる。

またここでは、透明コア材料を、透明母材に、この透明
母材の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する透明徴粒
子を混入させることにてを構成することもできる。

（作　用） この方法によれば、ノズルから押し出されるのがコア材
料のみであり、またそのコア材料は、クラッド材料の塗
布前に加硫硬化されることから、それがクラッド材料と
混じり合うおそれは全くなく、しかも、そのコア材料の
早期の加硫に基づき、コア材料の、自重による伸びが有
効に防止されるので、コア直径のコントロールが極めて
容易になる。

また、コア材料の加硫を十分早い時期に開始することに
より、その加硫を、比較的低温でゆっくり行うことがで
き、これがため、コアの熱劣化を防止し、併せて、それ
の半径方向の全体にわたって、十分均質な加硫を行うこ
とができる。なお、同様の低温加硫は、クラッド材料に
対しても行うことができ、このことにて、クラッドの熱
劣化もまた十分に防止することができる。

なおここで、透明コア材料を、透明母材に、それの屈折
率と実質的に等しい屈折率を有する透明徴粒子を混入さ
せることによって構成して、透明コア材料の粘度を高め
た場合には、その自重の影響に起因するコア直径の変化
がより有効に防止されることになり、高い生産性の下で
、コア材料の直径をその全長にわたってより均一なもの
とすることができるとともに、コア直径のコントロール
を一層容易ならしめることができる。

加えて、ここでは、透明コア材料をノズルから押し出し
た後に、その周面に低粘度の透明コーティング材料を塗
布することにより、透明コア材料の周面に発生した周方
向および長さ方向の凹凸を、透明コーティング材料にて
ほぼ完全に埋め合わせることができ、また、その透明コ
ーティング材料を、それのコア材料への塗布の直後に、
そのコア材料とともに、または単独にて加硫することに
より、低粘度の透明コーティング材料の、流下、たれ落
ちなどを防止して、その外周面を十分に平滑ならしめる
ことができるとともに、それの、コア材料への確実なる
固着をもたらすことができる。

従って、このことによれば、好ましくは、透明コア材料
と等しい屈折率を有する透明コーティング材料によって
、コア材料周面の凹凸をほぼ完全に補い、かつ、クラッ
ド材料の付着面を光学的な平滑面とすることができる。

そして、ここではさらに、クラッド材料をもまた、透明
コーティング材料の周面に、塗布によって付着させるこ
とにより、クラッド材料の、とくに内周面への凹凸の発
生を確実に防止して、それとコーティング材料との境界
面をもまた、透明コーティング材料周面の平滑度に応じ
た平滑面とすることができる。

これがため、この方法にて製造された可撓性光導波路で
は、透明コーティング材料とクラッド材料との境界面が
十分明確で、かつ平滑であることにより、その面におけ
る光線の放射、モード変換などが有効に防止される二と
になり、光伝送特性が十分に向上されることになる。

（実施例） 以下にこの発明を図示例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施装置を例示する路線図である。

図中１は押出装置を示し、この押出装置１は、スクリユ
ー２の回転運動に基づき、透明コア材料３をノズル４か
ら、ここでは下方へ向けて押し出すべく機能する。

なお、透明コア材料３のこの押し出、し方向は、上方も
しくは横方向または斜め上方向もしくは下方向とするこ
とも可能である。

ここで、ノズル４から押し出される透明コア材料３は、
それが加硫されるまでの間に、流動、変形などを起さな
い程度の粘性を有することが、コア材料３を所定の寸法
および形状に維持する上で好ましく、これがためには、
それを可塑度でいい換えた場合に、ウィリアムズ可塑度
で５０〜１０００とすることが好ましい。

また、かかる透明コア材料３としては、クロロプレンゴ
ム、ブタジェンゴム、イソプレンゴム、シリコンゴム、
アクリルゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム
、エチレンプロピレンターポリマー、エピクロルヒドリ
ンゴムなどの合成ゴムを用いることができる。

ところで、ここにいう透明コア材料３は、透明母材に、
その屈折率と実質的に等しい屈折率を有する透明微粒子
を混入させることにて構成することもでき、この場合、
透明母材の材料としては、上述した透明コア材料用の各
種材料中からいずれかを選択することができ、また、透
明微粒子の秤料としては、それの屈折率と、透明母材の
屈折率との差が、好ましくは０．０１以下である材料、
例えば、ガラス、シリカ、石英粉などの無機系材料また
はシリコーンポリマー、アクリル系ポリマー、ポリスチ
レン、シリコンゴムなどの有機系材料中から選択される
ものを用いることができる。なおこれらの中で、乾式シ
リカを用いた場合には、光の波長に対して粒径が極めて
小さく、また不純物が極微量であるため、光学的特性に
優れた透明コア材料３をもたらすことができ、併せて、
少量の混入により、透明コア材料３の流動特性を太き（
変化させることができる。また、かかる透明微粒子に対
しては、それの、透明母材内での分散を内情ならしめる
べく、シリコーン処理その他の適宜の表面処理を施すこ
とが好ましい。また、この透明微粒子は、粉体のままに
て、またはペースト状にして透明母材に混入することが
でき、なかでも粉体のままでの混入に際しては、透明微
粒子の分散性を高めるための加工助剤、たとえばシラザ
ンを添加することもできる。

ここで、透明母材と透明微粒子との配合割合は、透明コ
ア材料３の所要粘度との関連の下で適宜に選択し得るこ
とはろちろんであるが、好ましくは、透明コア材料３が
、それの押し出し工程において、最適な流動特性を示し
得る粘度、これを可塑度でいい換えた場合にはウィリア
ム可塑度で５０〜１０００となるような配合割合を選択
する。これがためには、透明微粒子として乾式シリカを
用いた場合には、透明母材の１００重量部に対して乾式
シリカを、好ましくは２〜５０部、より好ましくは１０
〜３０部混入させる。

そして、このようにして特定された配合割合の下での、
透明微粒子の、透明母材への混入は、ミル、ロール、バ
ンバリーミキサ−などのいずれかを単独で用いることに
より、またはそれらの二種以上を併用することにより行
うことができる。

ちなみに、透明母材として、フェニル基含有量が５〜４
０％で、粘度が１００万〜５０００万ｃＰのシリコンゴ
ムを選択するとともに、透明微粒子として、透明母材と
屈折率の等しいシリコーンポリマー微粒子を選択し、透
明母材と透明微粒子との配合割合を１０　：　１０〜１
０：３とした場合には、透明性および透　明徴粒子の分
散性にすぐれ、しかも、寸法安定性に極めてすぐれた透
明コア材料３を押し出すことができた。

次いでここでは、以上のようにしてノズル４から押し出
された透明コア材料３を、コーテイング槽５に通過させ
ることにより、そのコーテイング槽５に貯溜した、液状
をなす低粘度の透明コーティング材料６を透明コア材料
３に塗布し、引き続いて、それを加熱炉７に通過させる
ことにより、透明コア材料３および透明コーティング材
料６を、比較的低温で、半径方向へ十分均質に加硫する
。

従って、ここにおいては、透明コア材料３の周面に、ノ
ズル４によって形成される凹凸を、コーティング材料６
にてほぼ完全に埋め合わせることができ、また、そのコ
ーティング材料６の外表面を、それの速やかなる加硫に
よって、光学的に十分平滑なものとすることができる。

ここで、液状をなす低粘度の透明コーティング材料６は
、その屈折率と、透明コア材料３の屈折率との差が０．
０１以下であることが好ましく、なかでも、透明コア材
料３と同質の材料で、それより重合度の低いものである
ことがより好ましい。

このようなコーティング材料６としては、クロロブレン
ゴム、ブタジェンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム
、シリコンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴ
ム、エチレンプロピレンターポリマー、エピクロルヒド
リンゴムなどの合成ゴムで、粘度が１〜２００Ｐの液状
ゴムを選択することができる。

なおここにおいて、以上に述べたそれぞれの材料中から
、透明コア材料３として、フェニル基含有量が５〜３５
％のジメチルジフェニルポリシロキサンもしくはフェニ
ルメチルポリシロキサンで、ウィリアム可塑度が５０〜
１０００のシリコンゴムを選択した場合には、低粘度の
透明コーティング材料６として、粘度が１〜２００Ｐの
、ジメチルジフェニルポリシロキサンもしくはフェニル
メチルポリシロキサンからなる液状シリコンゴムのうち
、フェニル基含有量が、コア材料３と等しいものを選択
することにより、屈折率がともに等しく、透明性および
耐熱性にすぐれた、コア材料３とコーティング材料６と
の加硫済み構造体８が得られた。

また、このことに加えて、透明コア材料３としてのシリ
コンゴムの加硫機構を、付加型とした場合には、加硫触
媒を極微量とすることができ、反応副生成物も微量にな
るため、構造体８の透明度が著しく向上することになる
。

これらのことは、フェニル基含有量が５〜４０％のジメ
チルジフェニルシロキサンもしくはフェニルメチルポリ
シロキサンからなるシリコンゴムを透明母材とし、それ
にシリコーンポリマー微粒子からなり、屈折率が透明母
材のそれと等しい透明微粒子を混入させて透明コア材料
３とした場合も同様であり、透明コーティング材料６と
して、粘度が１〜２００　Ｐのフェニルメチルポリシロ
キサンからなる液状シリコンゴムのうち、フェニル基含
有量が透明母材と等しいものを選択することにより、接
着性にすぐれ、また屈折率がともに等しく、透明性およ
び耐熱性にすぐれた、コア材料３とコーティング材料６
との加硫済み構体８が得られた。

上述したところにおいて、透明コア材料３への透明コー
ティング材料６の塗布は、図示のように、透明コア材料
３の加硫前に行うことの他、それの加硫後に行うことも
可能であるが、コア材料３とコーティング材料６との接
着強度の向上のためには、図示の方法によることが好ま
しい。また、ここにおける加硫手段としては、電気炉、
加熱水蒸気炉、熱液休炉、熱風炉などの加熱炉の他、紫
外線、放射線または電子線の照射装置を用いることもで
きる。

そしてその後は、このようにして形成された、コア材料
３とコーティング材料６との加硫済み構造体８を、クラ
ッド材料９を貯溜するコーテイング槽１０に通過させる
ことにて、その周面、ひいてはコーティング材料６の周
面にクラッド材料９を塗布し、次いで、それを加熱炉１
１に通過させることにて、クラッド材料９に加硫を施し
、これらのことによって、高屈折率の透明ゴム状弾性体
、いいかえれば加硫済み構造体８をコアとし、低屈折率
のゴム状弾性体をクラッドとする可撓性光導波路１２を
もたらす。

ここで、製造されたかかる可撓性光導波路１２は、プリ
ー１３を介して巻取ドラム１４上に巻回される。

このことによれば、クラッド材料９が、光学的に十分平
滑なコーティング材料６の外表面に、それと正確に対応
する状態にて塗布され、そして硬化されるので、ここに
おける光導波路では、加硫済み構造体８とクラッド材料
９との境界面の凹凸に起因する光伝送損失を有効に防正
することができる。

なおここで、加硫によってクラッドを形成するクラッド
材料９としては、液状シリコンゴム、液状フッ素ゴム、
液状ブタジェンゴム、液状エチレンプロピレンゴムなと
の液状ゴム中から、構造体８より屈折率の低いものを選
択して使用することができ、なかでもと（に、付加反応
型ジメチルポリシロキサンもしくは紫外線加硫型ジメチ
ルシロキサンを用いた場合には、加硫時間を短縮してコ
ーティング速度を高めることができる。またこの場合に
おいて、加硫済み構造体８、とくにはその透明コーティ
ング材料６をもシリコンゴムとしたときには、その構造
体８とクラッド材料９との接着力が高まるので、機械的
強度にすぐれた光導波路が得られる。

またここにおいて、上述したようなりラッド材料９の塗
布に際し、構造体８が完全に加硫されている場合には、
−船釣には加硫ゴムと未加硫ゴムとの加硫接着が困難で
あることにより、それらの材質によっては、両者を十分
に加硫接着させ得ないおそれがある一方、それらの間に
接着剤を介在させたときには、その接着剤層が光導波路
の光学的特性を低下させることになるので、構造体８が
半加硫状態となるように、加熱炉７の長さおよび温度な
らびにコア材料３の押出速度を決定し、半加硫状態の構
造体上にクラッド材料９を塗布することが好ましい。

以上この発明を図示例に基づいて説明したが、機械的衝
撃に対する保護および緩衝、迷光除去などの目的の下で
、クラッド材料９の外側に、プライマリ−コート材、バ
ッファコート材、カバー材などを被覆することも可能で
ある。

以下に、この発明方法にて製造した可撓性光導波路の光
透過本試験について説明する。

〔試験例夏〕

コア材料としての、付加反応型のフェニルメチルシリコ
ン生ゴム（フェニル基金有量２５％１重合度約５０００
）を、１．８　φのノズルから、５ｍ／ｗｉｎの速度に
て押し出し、そこへ付加反応型フェニルメチルシリコン
ゴム（フェニル基音を量２５％、粘度３０Ｐ）からなる
コーティング材料を塗布した後、長さ１．０ｍの加熱炉
（温度２００℃）で、それを加硫することによって、コ
ア材料とコーティング材料との加硫済み構造体をもたら
し、次いで、その構造体に、付加反応型ジメチルシリコ
ンゴム（粘度３０Ｐ）からなるクラッド材料を塗布し、
しかる後、それを長さ１．２ｍ、温度２００°Ｃの加熱
炉にて加硫することによって可撓性光導波路を製造した
。

このようにして得られた光導波路の直径は２．２φであ
り、それの白色光透過率は、１ｍ当り９０％であった。

〔試験例■〕

透明母材として、付加反応型のフェニルメチルシリコン
ゴム（フェニル基含有量１２％、粘度１０００万ｃＰ）
を選択するとともに、透明徴粒子として、透明母材と同
じ屈折率の乾式シリカを選択し、フェニルメチルシリコ
ンゴムに、その乾式シリカ（粒径５Ｉ１１μ）を２０部
、ミルおよびロールを併用して均一に分散させることに
よって得た透明コア材料を、１φのノズルから２ｍ／ｍ
ｉｎの速度にて押し出し、そこへ付加反応型フェルメチ
ルシリコンゴム（フェニル基含有量１２％、粘度１００
０ｃＰ）からなる透明コーティング材料を塗布した後、
長さ１．０ｍの加熱炉（温度３００’Ｃ）で、それを加
硫することによって、コア材料とコーティング材料との
加硫済み構造体をもたらし、次いで、その構造体に、付
加反応型ジメチルシリコンゴム（粘度３０００ｃＰ）か
らなるクラツド材を塗布し、しかる後、それを長さ１−
　Ｏｍ　％温度２００°Ｃの加熱炉にて加硫することに
よって可撓性光導波路を製造した。

このようにして得られた光導波路の直径は約１　、２ｍ
ｍであり、それの白色透過率は、１ｍ当り５５％であっ
た。

（発明の効果） 従って、この発明によれば、コア材料だけをノズルから
押し出し、そしてそのコア材料を、クラッド材料の塗布
前に加硫することにて、コア材料とクラッド材料との混
じり合いを確実に防止してそれら両者の境界面を十分明
瞭ならしめることができ、また、コア材料を、コーティ
ング材料の塗布前もしくは塗布後に早期に加硫すること
により、そのコア材料の重力の影響による伸びを有効に
防止して、コア寸法を所期した通りの値とすることがで
き、さらに、そのコア材料を比較的低い温度でゆっくり
加硫することにて、コアの熱劣化を防止してそれの透明
度を著しく高めることができる。

そしてまたここでは、透明コーティング材料の塗布によ
って、ノズルから押し出された透明コア材料の、周方向
および長さ方向の凹凸を完全に埋め合わせることができ
るとともに、そのコーティング材料の早期の加硫によっ
て、その外周面、いいかえればクラッド材料の付着面を
十分平滑にすることができ、しかも、クラッド材料をも
またコーティング材料め周面に、塗布によって付着させ
ることにより、クラッド材料内周面への凹凸の発生を確
実に防止して、それとコーティング材料との境界面を、
コーテイング材の外周面と対応する平滑面とすることが
できるので、その境界面の凹凸に起因する光伝送損失が
極めて有効に除去されることになる。

しかも、透明コア材料を、透明母材に、それの屈折率と
実質的に等しい屈折率を有する透明徴粒子を混入させる
ことによって構成して、透明コア材料の流動特性を改善
した場合には、ノズルから押し出されたコア材料の、重
力の影響下での伸びを一層有効に防止して、コア直径を
、その全長にわたって十分均一なものとすることができ
るとともに、より高い精度にてコントロールすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施装置を例示する路線図である。 １・・・押出装置　　　　　３・・・透明コア材料４・
・・ノズル ６・・・透明コーティング材料 ７．１１・・・加熱炉　　　　８・・・加硫済み構造体
９・・・クラッド材料　　　工２・・・可撓性光導波路
特許出願人　　株式会社ブリヂストン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高屈折率の透明ゴム状弾性体をコアとし、低屈折率
   のゴム状弾性体をクラッドとする可撓性光導波路を製造
   するに際し、 透明コア材料を、ノズルから押し出す工程 と、押し出された透明コア材料に、液状をなす低粘度の
   透明コーティング材料を塗布する工程と、前記コア材料
   およびコーティング材料のそれぞれを加硫する工程と、
   透明コーティング材料の周面に、液状のクラッド材料を
   塗布する工程と、このクラッド材料を加硫する工程とを
   組み合わせてなる可撓性光導波路の製造方法。 ２、前記透明コア材料を、透明母材に、この透明母材の
   屈折率と実質的に等しい屈折率の透明微粒子を混入させ
   ることにて構成する請求項１記載の可撓性光導波路の製
   造方法。